[发明专利]毫米波射频天线模块

说明书

技术领域

本发明涉及用于具有集成天线的毫米系统的封装，并且特别涉及用于毫米波收发器系统的天线。

背景技术

用于毫米波通信、雷达和成像系统的集成电路的封装工艺长期以来一直由使用昂贵的专用技术如低损耗陶瓷和薄膜工艺主导。另外，这样的封装倾向于安装在集成了天线的专用毫米波衬底上。使用专用的封装技术和衬底的重要动机是需要在收发器和在毫米波频率上提供低损耗和低寄生效应的天线之间的良好互连。另一个要求是在有源器件和应用电路板之间提供低热阻和机械可靠性。使用专用的用于天线衬底的低损耗和低介电常数材料的主要动机是，使用这样的材料可实现好的效率和阻抗带宽特性。

出于本发明公开的目的，词语毫米波指覆盖通常的毫米量级波长范围的射频信号，即典型频率范围为30到100GHz(对应于10到3mm的波长)。这种特定的波长范围确定了使用的天线的尺寸，并且因此确定了对于工作在相应的频率范围上的收发器系统可能的特定封装工艺。

毫米波应用目前正进入大众消费市场，导致了对于封装工艺和电路板解决方案的低成本替代方案的强烈驱动。主要的成本下降可以通过将天线与封装相集成来实现，其显著缓和了电路板上的互连需求，因为毫米波互连受限于封装内的收发器和天线之间的连接，而不是通过不同的封装之间的有线连接。然而，已知的封装方法为了集成天线功能，仍然倾向于需要特殊昂贵的封装。

用于无线通信、雷达和成像装备的最通用的天线类型之一是微带天线。这种类型的天线具有外形较小、机械简单、鲁棒且不昂贵的结构，其能用作单一元件辐射体，也能用于构建线性和平面共形天线阵列[1]。对于这样的应用的重要的技术规范包括：i)阻抗带宽，其定义了到天线的可用源功率的传输效率；和ii)增益，其定义了该功率到辐射功率的转换效率和辐射波的方向性。

谐振天线的阻抗带宽是有效天线体积的函数。该体积主要依赖于天线电介质的厚度和介电常数。下面的等式描述了阻抗带宽和有效天线体积之间的一般关系[2]：

Qant=η·(1(k·r)3+1(k·r))≈η·(1(k·r)3)---(1)]]>

BW=vswr-1Qant·vswr---(2)]]>